Fluoriditasetarkastelu ja päästöjen hallinta ferrokromi- ja terästeollisuudessa

Työn alkuosassa kartoitettiin AvestaPolarit –yhtiöiden Tornion tehtaiden keskeiset fluoridilähteet kuten fluspaatti, valukuonat, valupulverit ja fluorivetyhappo. Valupulverien ja kuonien haihtumis- ja liukoisuuskäyttäytymistä valaistiin kotimaisten ja kansainvälisten tutkimusten avulla. Tutkimustuloksia sovellettiin pääpiirteittäin Tornion tehtaiden tilanteeseen ottamalla huomioon tekijät, jotka saattoivat lieventää tai vahvistaa fluoridien vaikutusta ympäristöön. Yleisesti fluoridien ympäristö- ja terveysvaikutukset arvioitiin vähäisiksi. Työn kokeellisessa osassa määritettiin Tornion tehtaiden ferrokromitehtaan, terässulaton, kuumavalssaamon ja kylmävalssaamon fluoriditaseet. Jokaisen osastojen syötteiden fluoridipitoisuudet selvitettiin tuottajien ilmoittamien tuotekoostumuksien, spesifikaatioiden ja fluoridianalyysien perusteella. Fluoridien kokonaismäärät laskettiin jokaiselle syötteelle ja ne suhteutettiin kunkin osaston vuoden 2001 tuotantotasoon. Tasetarkastelussa suurimpina fluoridisyötteinä nousivat odotetusti esiin terässulaton käyttämä kuonanmuodostaja-aine fluspaatti (CaF2) ja kylmävalssaamon peittaushappo, 70 prosenttinen fluorivetyhappo (HF). Lisäksi muita merkittäviä syötteitä olivat kylmävalssaamon käyttämä kalkkipitoinen sekakuona ja ferrokromitehtaan sulatuskoksi. Tuotoksien eli päästöjen fluoridipitoisuudet saatiin selville päästömittauksin. Jätevesistä otettiin pääosin viikoittaisia kokoomanäytteitä, jotka analysoitiin tehtaan laboratoriossa. Kaasumaiset tuotokset oli määritetty kertamittauksien perusteella. Kiinteiden tuotoksien eli sakkojen ja kuonien fluoridimittaukset suoritettiin 3 sulatuksen kuonanäytteistä ja sakan vuosinäytteestä. Tuotoksista suurimmat ominaispäästökertoimet olivat juuri terässulaton AOD-konvertterin ja senkkauunin kuonilla ja kylmävalssaamon neutraloidulla regenerointisakalla ja neutralointisakoilla. Näistä ei aiheutunut varsinaista päästöä lähiympäristöön, koska sakat ja kuonat loppusijoitetaan tehtaan kaatopaikalle tai niitä käytetään liukenemattomassa muodossa. Tornion tehtaiden fluoridisyötteiden ja -tuotoksien mittausepätarkkuudet vaikuttivat fluoriditaseeseen. Ferrokromitehtaan fluoridisyötteet olivat kokonaismäärältään selvästi suurempia kuin tuotokset. Terässulaton fluoriditaseen tuotokset olivat suurempia kuin syötteet ja kylmävalssaamon syötteet sekä tuotokset olivat karkeasti arvioiden samaa suuruusluokkaa. Kuumavalssaamon fluoridisyötteet ja -tuotokset olivat mitättömiä. Fluoriditaseen epävarmuustekijöitä voidaan vähentää suorittamalla esimerkiksi useita fluoridimittauksia kaasumaisista päästöistä.

Rullaavan ennustamisen kehittäminen CASE: ABB Oy Service

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää rullaavan ennustamisen toimintaa, jotta se tuottaisi relevanttia informaatiota tapausyrityksen ohjaukselle. Tutkimuksessa sovellettiin konstruktiivista tutkimusotetta, joka on ratkaisumenetelmä liikkeenjohdollisiin ongelmiin. Tutkimustulos eli ratkaisukonstruktio innovoitiin tutkijan luoman viitekehyksen ja empiirisen tutkimuksen havaintojen avulla. Tutkimustuloksien perusteella analyyttisen rullaavan ennustamisen tarkoituksena on tyydyttää eri ohjaustasojen informaatiotarpeita ja tukea asiakaslähtöisen tapausyrityksen liiketoimintaympäristöön sopeutumista. Tutkimuksen mukaan rullaava ennustaminen on suunnittelua, joka pyrkii organisatoriseen oppimiseen. Kehittämiseen liittyviä näkökulmia, organisatorisia ja järjestelmällisiä tekijöitä löydettiin useita. Nämä eivät rajoittuneet ainoastaan johdon laskentatoimen alueelle.

Time-Varying Benefits of International Diversification for Finnish Investor: Country-Specific Strategy Concentrating on Emerging Markets

The main objective of this study is to investigate whether the Finnish investors’ country-specific strategy concentrating on emerging markets provides diversification benefits. We also analyze whether the benefits of international diversification has been diminished after periods of high volatility caused by different market crisis. The objective is investigated with three methods: Correlation coefficients, rolling correlations added with OLS trend-lines and Box’s M statistic. All the empirical tests are analyzed and calculated with logarithmic returns of weekly time series data from Friday closing values between January 1995 and December 2007. The number of weekly observations is 678. The data type is total return indices of different countries. Data is collected from DataStream and provided by Datastream Financial. Countries investigated are Finland, Argentina, Brazil, Chile, China, India, Mexico, Poland, Russia, South Africa, South Korea, Thailand and Turkey. The current data is quoted both in U.S. Dollars and local currencies. The empirical results of this thesis show that the correlation coefficients are time-varying across Finland and 12 emerging market countries. Although the correlations have risen from 1995 to 2007, there can be found sub-periods where the correlation has declined from earlier period. The results also indicate that a Finnish investor constructing a portfolio of emerging market countries cannot rely on the correlation coefficients estimated from historical data because of the instability of correlation matrices.

Harjateräspulttien tuotannon kehitys eri kustannusympäristöissä

Työssä kartoitettiin eri kierteenvalmistusmenetelmät ja valittiin sopivin vaihtoehto harjateräspulttien kierteiden valmistukseen. Työssä painotettiin etenkin läpimenoaikaa ja työkalukustannuksia. Valitun menetelmän pohjalta suunniteltiin kolme eri automaatiotason tuotantosolua tuotteiden valmistukseen Suomessa ja Slovakiassa sekä laskettiin niiden investointikustannukset ja – hyödyt. Tuotannonsuunnittelussa otettiin huomioon myös muut pultin valmistusvaiheet kierteenvalmistuksen lisäksi sekä selvitettiin nykyisten prosessiparametrien tehokkuus. Työssä löydettiin nykyistä nopeampi ja työkalukustannuksiltaan halvempi menetelmä kierteiden valmistukseen. Myös nykyisiä prosessiparametreja saatiin nopeutettua. Työn pohjalta valittu tuotantosolu päätettiin toteuttaa käytännön testien onnistuessa.

Haja-asutusalueen keskijänniteverkon kaapeloinnin ja automaation suunnittelumetodiikka

Tässä diplomityössä tutkitaan erilaisia keskijänniteverkon kehittämismenetelmiä sekä suunnittelua haja-asutusalueelle. Suunnittelumetodiikan perustana on vertailla sähköverkon käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä kokonaiskustannusten kehittymistä erilaisilla investointiratkaisuilla. Lähemmässä tarkastelussa ovat erilaiset kaapelointimenetelmät sekä automaatiolaitteet kuten maastoon sijoitettavat katkaisijat sekä kauko-ohjattavat erottimet. Kehittämisratkaisujen vertailemiseksi sähköverkosta muodostetaan laskentaa varten malli, jonka avulla on mahdollista tarkastella mm. käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä verkon kustannusten kehittymistä. Verkon kustannuksissa otetaan huomioon investointikustannukset, käyttö- ja kunnossapitokustannukset, viankorjauskustannukset sekä keskeytyskustannukset. Keskeytysten laskentaa varten toteutetaan erilliset laskentalohkot, jotta keskeytyskustannukset saadaan mallinnettua tarkasti. Kaapelointistrategia-analyysissä vertaillaan kaapeloinnin erilaisia toteuttamisperiaatteita. Erilaisia tutkittavia kaapelointimenetelmiä ovat vyörytysmenetelmä, vikaherkimpien kohteiden uusinta, vanhimpien kohteiden uusinta, täydellinen kaapelointi sekä optimiverkostoratkaisu, jossa on hyödynnetty keskijännitejohtojen kaapeloinnin lisäksi mm. automaatioratkaisuja ja 1000 V tekniikkaa. Kaapelointimenetelmiä vertailtaessa on havaittu, että vikaherkimmistä kohteista aloitettava saneeraus tuottaa parhaimman tuloksen, jos optimiratkaisua ei oteta huomioon.

Radio Frequency Measurement Method for Detecting Bearing Currents in Induction Motors

Induction motors are widely used in industry, and they are generally considered very reliable. They often have a critical role in industrial processes, and their failure can lead to significant losses as a result of shutdown times. Typical failures of induction motors can be classified into stator, rotor, and bearing failures. One of the reasons for a bearing damage and eventually a bearing failure is bearing currents. Bearing currents in induction motors can be divided into two main categories; classical bearing currents and inverter-induced bearing currents. A bearing damage caused by bearing currents results, for instance, from electrical discharges that take place through the lubricant film between the raceways of the inner and the outer ring and the rolling elements of a bearing. This phenomenon can be considered similar to the one of electrical discharge machining, where material is removed by a series of rapidly recurring electrical arcing discharges between an electrode and a workpiece. This thesis concentrates on bearing currents with a special reference to bearing current detection in induction motors. A bearing current detection method based on radio frequency impulse reception and detection is studied. The thesis describes how a motor can work as a “spark gap” transmitter and discusses a discharge in a bearing as a source of radio frequency impulse. It is shown that a discharge, occurring due to bearing currents, can be detected at a distance of several meters from the motor. The issues of interference, detection, and location techniques are discussed. The applicability of the method is shown with a series of measurements with a specially constructed test motor and an unmodified frequency-converter-driven motor. The radio frequency method studied provides a nonintrusive method to detect harmful bearing currents in the drive system. If bearing current mitigation techniques are applied, their effectiveness can be immediately verified with the proposed method. The method also gives a tool to estimate the harmfulness of the bearing currents by making it possible to detect and locate individual discharges inside the bearings of electric motors.

The governmental organization's role in railway freight market's liberalization -building knowledge through Swedish and Polish operators' experiences

Globalization has increased transport aggregates’ demand. Whilst transport volumes increase, ecological values’im portance has sharpened: carbon footprint has become a measure known world widely. European Union together with other communities emphasizes friendliness to the environment: same trend has extended to transports. As a potential substitute for road transport is noted railway transport, which decreases the congestions and lowers the emission levels. Railway freight market was liberalized in the European Union 2007, which enabled new operators to enter the markets. This research had two main objectives. Firstly, it examined the main market entry strategies utilized and the barriers to entry confronted by the operators who entered the markets after the liberalization. Secondly, the aim was to find ways the governmental organization could enhance its service towards potential railway freight operators. Research is a qualitative case study, utilizing descriptive analytical research method with a normative shade. Empirical data was gathered by interviewing Swedish and Polish railway freight operators by using a semi-structured theme-interview. This research provided novel information by using first-hand data; topic has been researched previously by utilizing second-hand data and literature analyses. Based on this research, rolling stock acquisition, needed investments and bureaucracy generate the main barriers to entry. The research results show that the mostly utilized market entry strategies are start-up and vertical integration. The governmental organization could enhance the market entry process by organizing courses, paying extra attention on flexibility, internal know-how and educating the staff.

Position sensorless electrically excited synchronous motor drive for industrial use based on direct flux linkage and torque control

Synchronous machines with an AC converter are used mainly in large drives, for example in ship propulsion drives as well as in rolling mill drives in steel industry. These motors are used because of their high efficiency, high overload capacity and good performance in the field weakening area. Present day drives for electrically excited synchronous motors are equipped with position sensors. Most drives for electrically excited synchronous motors will be equipped with position sensors also in future. This kind of drives with good dynamics are mainly used in metal industry. Drives without a position sensor can be used e.g. in ship propulsion and in large pump and blower drives. Nowadays, these drives are equipped with a position sensor, too. The tendency is to avoid a position sensor if possible, since a sensor reduces the reliability of the drive and increases costs (latter is not very significant for large drives). A new control technique for a synchronous motor drive is a combination of the Direct Flux Linkage Control (DFLC) based on a voltage model and a supervising method (e.g. current model). This combination is called Direct Torque Control method (DTC). In the case of the position sensorless drive, the DTC can be implemented by using other supervising methods that keep the stator flux linkage origin centered. In this thesis, a method for the observation of the drift of the real stator flux linkage in the DTC drive is introduced. It is also shown how this method can be used as a supervising method that keeps the stator flux linkage origin centered in the case of the DTC. In the position sensorless case, a synchronous motor can be started up with the DTC control, when a method for the determination of the initial rotor position presented in this thesis is used. The load characteristics of such a drive are not very good at low rotational speeds. Furthermore, continuous operation at a zero speed and at a low rotational speed is not possible, which is partly due to the problems related to the flux linkage estimate. For operation in a low speed area, a stator current control method based on the DFLC modulator (DMCQ is presented. With the DMCC, it is possible to start up and operate a synchronous motor at a zero speed and at low rotational speeds in general. The DMCC is necessary in situations where high torque (e.g. nominal torque) is required at the starting moment, or if the motor runs several seconds at a zero speed or at a low speed range (up to 2 Hz). The behaviour of the described methods is shown with test results. The test results are presented for the direct flux linkage and torque controlled test drive system with a 14.5 kVA, four pole salient pole synchronous motor with a damper winding and electric excitation. The static accuracy of the drive is verified by measuring the torque in a static load operation, and the dynamics of the drive is proven in load transient tests. The performance of the drive concept presented in this work is sufficient e.g. for ship propulsion and for large pump drives. Furthermore, the developed methods are almost independent of the machine parameters.

Salient Pole Synchronous Machine Modelling in an Industrial Direct Torque Controlled Drive Application

Synchronous motors are used mainly in large drives, for example in ship propulsion systems and in steel factories' rolling mills because of their high efficiency, high overload capacity and good performance in the field weakening range. This, however, requires an extremely good torque control system. A fast torque response and a torque accuracy are basic requirements for such a drive. For large power, high dynamic performance drives the commonly known principle of field oriented vector control has been used solely hitherto, but nowadays it is not the only way to implement such a drive. A new control method Direct Torque Control (DTC) has also emerged. The performance of such a high quality torque control as DTC in dynamically demanding industrial applications is mainly based on the accurate estimate of the various flux linkages' space vectors. Nowadays industrial motor control systems are real time applications with restricted calculation capacity. At the same time the control system requires a simple, fast calculable and reasonably accurate motor model. In this work a method to handle these problems in a Direct Torque Controlled (DTC) salient pole synchronous motor drive is proposed. A motor model which combines the induction law based "voltage model" and motor inductance parameters based "current model" is presented. The voltage model operates as a main model and is calculated at a very fast sampling rate (for example 40 kHz). The stator flux linkage calculated via integration from the stator voltages is corrected using the stator flux linkage computed from the current model. The current model acts as a supervisor that prevents only the motor stator flux linkage from drifting erroneous during longer time intervals. At very low speeds the role of the current model is emphasised but, nevertheless, the voltage model always stays the main model. At higher speeds the function of the current model correction is to act as a stabiliser of the control system. The current model contains a set of inductance parameters which must be known. The validation of the current model in steady state is not self evident. It depends on the accuracy of the saturated value of the inductances. Parameter measurement of the motor model where the supply inverter is used as a measurement signal generator is presented. This so called identification run can be performed prior to delivery or during drive commissioning. A derivation method for the inductance models used for the representation of the saturation effects is proposed. The performance of the electrically excited synchronous motor supplied with the DTC inverter is proven with experimental results. It is shown that it is possible to obtain a good static accuracy of the DTC's torque controller for an electrically excited synchronous motor. The dynamic response is fast and a new operation point is achieved without oscillation. The operation is stable throughout the speed range. The modelling of the magnetising inductance saturation is essential and cross saturation has to be considered as well. The effect of cross saturation is very significant. A DTC inverter can be used as a measuring equipment and the parameters needed for the motor model can be defined by the inverter itself. The main advantage is that the parameters defined are measured in similar magnetic operation conditions and no disagreement between the parameters will exist. The inductance models generated are adequate to meet the requirements of dynamically demanding drives.

Leimuhitsauksen kokonaisvaltainen laadunhallinta päättymättömässä valssauksessa

Leimuhitsauksen laadunhallinnassa tärkeää on prosessimainen toiminta ja toimintojen kokonaisvaltaisuuden hahmottaminen. Leimuhitsauksen ollessa osana päättymätöntä valssausta hitsauksen laadunhallinta voidaan jakaa kolmeen päävaiheeseen: ennen hitsausta, hitsauksen aikana ja hitsauksen jälkeen vaikuttaviin laaduntuottotekijöihin. Leimuhitsauksen laaduntuottotekijöiden määritys ja jaottelu kaavioiksi on toteutettu tässä työssä. Leimuhitsin tekniseen laatuun vaikuttavat monet ilmiöt ja parametrit hitsauksen aikana. Tärkeimpiä hitsausparametreista ovat hitsausjännite, alustan liikenopeus, tyssäysmatka sekä leimutusaika. Väärät hitsausolosuhteet tai hitsausparametrit aiheuttavat erilaisia mekaanisia ja metallurgisia vikoja leimuhitsiin. Eräs metallurginen vikatyyppi ovat oksidisulkeumat hitsialueella. Nämä hapettuneet alueet voivat johtaa juurensa erilaisista syistä ja esimerkiksi leimutusajan ja epätasaisen liitospinnan yhteyttä sulkeumien syntyyn on epäilty. Pidennetyillä leimutusajoilla tehtyjen hitsauskokeiden ja hitsien rikkovien aineenkoetuskokeiden tuloksena todettiin tässä tutkittujen koehitsien oksidisulkeumien syntyvän hapettumalla leimutuksen aikana tai juuri hetkellä ennen tyssäystä, minkä lisäksi kosteat olosuhteet hitsausatmosfäärin ympärillä heikentävät lopputuloksen laatua. Leimutusajalla on tärkein osa leimutettavia pintoja tasaavana tekijänä ja mitä epätasaisempi liitettävä pinta on, sitä pidemmän leimutusajan se tarvitsee.

Rautateiden henkilöliikenteen kehitys Baltian maissa

Työn tavoitteena oli selvittää, millaisia muutoksia Viron, Latvian ja Liettuan rautateiden henkilöliikenteessä on tapahtunut neuvostoajan lopun ja tämän päivän välillä. Tarkastelupisteiksi valittiin vuodet 1991, 1997, 2002 ja 2009. Tutkimuksen tavoitteena oli myös selvittää muutoksiin vaikuttaneita taustatekijöitä, kuvata nykytilannetta ja tarkastella tulevaisuuden vaihtoehtoisia kehityspolkuja. Tutkimuksen tulosten perusteella rautateiden henkilöliikenteen määrä on supistunut noin puoleen kaikissa kolmessa maassa tarkasteltuna junakilometrien viikoittaisella määrällä. Matkustajamäärät ovat laskeneet kaikissa kolmessa maassa selvästi tarkastelujakson aikana. Syitä rautateiden henkilöliikenteen supistumiseen ovat olleet mm. kireä kilpailu linja-autoliikenteen kanssa ja lisääntynyt henkilöautojen käyttö. 1990-luvun taloudellisesti vaikeina vuosina rautateillä ei ollut mahdollisuuksia uusia kalustoaan. Kansainvälinen talouskriisi ja sen myötä heikentynyt taloudellinen tilanne kaikissa kolmessa maassa muodostaa uuden uhan rautateiden henkilöliikenteelle. Korkeat rataverkon käyttömaksut toimivat tehokkaana esteenä henkilöliikenteen kehittämiselle.

Rullaava ennustaminen talousohjauksen välineenä

Kiinnostus rullaavaa ennustamista kohtaan on kasvanut 2000-luvulla sen tarjotessa vaihtoehdon perinteiselle budjetoinnille. Rullaavasta ennustamisesta ei ole kuitenkaan tehty viimeisimpiin tietoihin perustuvaa tutkielmaa, jossa yhdistetään analyyttisesti uusinta tutkimus- ja kirjallisuustietoa. Tämän lisäksi rullaavaan ennustamiseen liittyvä termistö ei ole vakiintunutta, eikä termistöä ole tutkittu tai vertailtu. Nopeasti muuttuvassa liiketoimintaympäristössä perinteinen budjetointi ei enää vastaa siihen tarpeeseen, mihin se on tarkoitettu. Kritiikki budjetointia kohtaan on kasvanut mutta edelleen suurin osa yrityksistä käyttää sitä talousohjauksessa. Perinteinen budjetointi koetaan kalliiksi, aikaa vieväksi sekä irralliseksi strategiasta. Lisäksi se ei ota huomioon muuttuvaa ympäristöä ja on usein vanhentunut jo käyttöönotettaessa. Näitä budjetoinnin heikkouksia voidaan poistaa ottamalla käyttöön rullaava ennustaminen talousohjauksen välineenä. Rullaavassa ennustamisessa on kyse siirtymisestä kiinteästä budjettivuodesta esimerkiksi neljännesvuosittain ylemmällä tasolla tapahtuvaan ennustamiseen ennusteajanjakson ulottuessa aina seuraavalle vuodelle. Rullaavaa ennustamista voidaan käyttää budjetoinnin ohella, mikä on tutkimusten mukaan selvästi suosituin menetelmä. Toinen vaihtoehto on korvata perinteinen budjetointi rullaavalla ennustamisella. Tällöin prosessia kutsutaan rullaavaksi budjetoinniksi tai suunnitteluksi. Kolmas vaihtoehto on budjetoinnin hylkääminen ja uusien taloudenohjauksen ja prosessien soveltaminen eli Beyond Budgeting. Tämä korostaa budjetoinnin hylkäämisen lisäksi suorituskyvyn mittaamista ja palkitsemista suhteellisiin tuloksiin ja ulkoiseen sekä sisäiseen vertailuun perustuen sekä vallan hajauttamista organisaatiossa tavoitteena asiakasarvon kasvattaminen.